Вода распадается на водород и кислород. Получение водорода термическим разложением воды. Перспективы и проблемы водородной энергетики

тра. Данная методика обсуждалась выше в параграфе об очистке водорода монооксида углерода СО. Хотя на первый взгляд этот способ получения во рода может показаться привлекательным, однако его практическая реализа" достаточно сложна.

Представим себе такой эксперимент. В цилиндрическом сосуде под п шнем находится 1 кмоль чистого водяного пара. Вес поршня создает в cocj постоянное давление, равное 1 атм. Пар в сосуде нагревают до температ> 3000 К. Указанные значения давления и температуры были выбраны произвс. но в качестве примера.

Если в сосуде находятся только молекулы Н20, то количество свобол энергии системы можно определить с помошью соответствующих таблиц TeD динамических свойств воды и водяного пара Однако на самом деле по край мере часть молекул водяного пара подвергается разложению на составляг ее химические элементы, т. е. водород и кислород:

Бесс Руфф - аспирантка из Флориды, работает над получением степени PhD по географии. Получила степень магистра экологии и менеджмента в Бренской школе экологии и менеджмента Калифорнийского университета в Санта-Барбаре в 2016 году.

Количество источников, использованных в этой статье: . Вы найдете их список внизу страницы.

Процесс расщепления воды (H 2 O) на ее составляющие (водород и кислород) с помощью электричества называется электролизом. Полученные в результате электролиза газы можно использовать сами по себе - например, водород служит одним из чистейших источников энергии. Хотя название данного процесса, возможно, и звучит несколько заумно, на самом деле это проще, чем может показаться, если у вас есть подходящее оборудование, знания и немного опыта.

Шаги

Часть 1

1. Возьмите стакан объемом 350 миллилитров и налейте в него теплую воду. Нет необходимости заполнять стакан до краев, хватит небольшого количества воды. Подойдет и холодная вода, хотя теплая лучше проводит электричество.

   • Подойдет как водопроводная, так и бутилированная вода.
   • Теплая вода имеет меньшую вязкость , благодаря чему в ней легче перемещаются ионы.

2. Растворите в воде 1 столовую ложку (20 граммов) поваренной соли. Насыпьте в стакан соль и перемешайте воду, чтобы она растворилась. В результате у вас получится солевой раствор.

   • Хлорид натрия (то есть поваренная соль) является электролитом, который увеличивает электропроводность воды. Сама по себе вода плохо проводит электричество.
   • После того как вы повысите электропроводность воды, созданный батарейкой ток будет легче проходить через раствор и эффективнее расщеплять молекулы на водород и кислород.

3. Заточите два твердо-мягких карандаша с обоих концов, чтобы обнажился графитовый стержень. Не забудьте снять с карандашей ластик. На обоих концах должен выступить графитовый стержень.

   • Графитовые стержни послужат изолированными электродами, к которым вы подключите батарейку.
   • Графит хорошо подходит для данного эксперимента, поскольку он не растворяется и не корродирует в воде.

4. Вырежьте достаточно большой лист картона, чтобы его можно было положить поверх стакана. Используйте довольно толстый картон, который не провиснет после того, как вы проделаете в нем два отверстия. Вырежьте квадратный кусок из коробки для обуви или чего-нибудь подобного.

   • Картон нужен для того, чтобы удерживать карандаши в воде, так чтобы они не касались стенок и дна стакана.
   • Картон не проводит ток, поэтому его можно без опаски положить на стакан.

5. Проделайте с помощью карандашей два отверстия в картоне. Проткните картон карандашами - в этом случае они окажутся плотно зажатыми и не будут выскальзывать. Проследите, чтобы графит не касался стенок или дна стакана, иначе это помешает провести эксперимент.

   Часть 2

   Проведите эксперимент

   1. Подсоедините к каждой клемме батарейки по одному проводу с зажимами «крокодил». Источником электрического тока послужит батарейка, и через провода с зажимами и графитовые стержни ток достигнет воды. Подключите один провод с зажимом к положительному, а второй - к отрицательному полюсу батарейки.

      • Используйте 6-вольтовую батарейку. Если у вас нет такой батарейки, вместо нее можно взять 9-вольтовую батарейку.
      • Подходящую батарейку можно приобрести в магазине электрических товаров или супермаркете.

   2. Подсоедините вторые концы проводов к карандашам. Как следует закрепите металлические зажимы проводов на графитовых стержнях. Возможно, придется счистить с карандашей еще немного дерева, чтобы зажимы не соскальзывали с графитовых стержней.

      • Таким образом вы замкнете цепь, и через воду потечет ток от батарейки.

   3. Положите картон на стакан так, чтобы свободные концы карандашей погрузились в воду. Лист картона должен быть достаточно большим, чтобы устойчиво лежать на стакане. Действуйте аккуратно, чтобы не нарушить правильное расположение карандашей.

      • Чтобы эксперимент удался, графит не должен касаться стенок и дна стакана. Еще раз проверьте это и при необходимости поправьте карандаши.

   4. Понаблюдайте, как вода расщепляется на водород и кислород. От опущенных в воду графитовых стержней начнут подниматься пузырьки газа. Это водород и кислород. Водород будет выделяться на отрицательном, а кислород - на положительном полюсе.

      • Как только вы подключите провода к батарейке и графитовым стержням, через воду потечет электрический ток.
      • Больше пузырьков газа будет образовываться на том карандаше, который подсоединен к отрицательному полюсу, поскольку каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
   • Если у вас нет карандашей с графитовыми стержнями, вместо них можно использовать две небольшие проволочки. Просто оберните одним концом каждой проволочки соответствующий полюс батарейки, а второй опустите в воду. Получится тот же результат, что и с карандашами.
   • Попробуйте использовать другую батарейку. От вольтажа батарейки зависит величина протекающего тока, которая, в свою очередь, влияет на скорость расщепления молекул воды.

   Предупреждения

   • Если вы добавите в воду электролит, например соль, то учтите, что в ходе эксперимента будет образовываться небольшое количество такого побочного продукта, как хлор. В таких малых количествах он безопасен, однако вы можете почувствовать легкий запах хлора.
   • Проводите данный эксперимент под наблюдением взрослых. Он связан с электричеством и газами, поэтому может представлять опасность, хотя это маловероятно.

Экспериментально обнаружен и исследован новый эффект «холодного» высоковольтного электросмоса испарения и малозатратной высоковольтной диссоциации жидкостей.на основе этого открытия автором предложена и запатентована новая высокоэффективная малозатратная технология получения топливного газа из некоторых водных растворов на основе высоковольтного капиллярного электросмоса.

ВВЕДЕНИЕ

Эта статья – о новом перспективном научно-техническом направлении водородной энергетики. Она информирует о том, что в России открыт и экспериментально апробирован новый электрофизический эффект интенсивного «холодного» испарения и диссоциации жидкостей и водных растворов в топливные газы вообще без затрат электроэнергии- высоковольтный капиллярный электроосмос. Приведены яркие примеры проявления данного важного эффекта в Живой Природе. Открытый эффект является физической основой многих новых «прорывных» технологий в водородной энергетике и промышленной электрохимии. На его основе автором разработана, запатентована и активно исследуется новая высокопроизводительная и энергетически малозатратная технология получения горючих топливных газов и водорода из воды, различных водных растворов и водо-органических соединений. В статье раскрывается их физическая сущность, и техника реализации на практике, дана технико-экономическая оценка перспективности новых газогенераторов. В статье приведен также анализ основных проблем водородной энергетики и ее отдельных технологий.

Кратко об истории открытия капиллярного электроосмоса и диссоциации жидкостей в газы и о становлении новой технологии Открытие эффекта осуществлено мною в 1985 г. Опыты и эксперименты по капиллярному электроосмотическому «холодному» испарению и разложению жидкостей с получением топливного газа без расхода электроэнергии проводились мною в период с 1986-96 г.г.. Впервые о естественном природном процессе «холодного» испарения воды в растениях янаписал в 1988 г. статью «Растения–природные электрические насосы» /1/. О новой высокоэффективной технологии получения топливных газов из жидкостей и получения водорода из воды на основе данного эффекта я сообщил в 1997 г в своей статье «Новая электроогневая технология» (раздел «Можно ли сжечь воду») /2/. Статья снабжена многочисленными иллюстрациями (рис.1-4) с графиками, блок-схемами экспериментальных установок, раскрывающих основные элементы конструкций и электрических сервисных устройств(источников электрического поля) предложенных мною капиллярных электроосмотических генераторов топливного газа. Устройства представляют собою оригинальные преобразователи жидкостей в топливные газы. Изображены на рис.1-3 упрощенно, с детализацией, достаточной для пояснения сущности новой технологии получения топливного газа из жидкостей.

Перечень иллюстраций и краткие пояснения к ним приведены ниже. На рис. 1 показана простейшая экспериментальная установка «холодной» газификации и диссоциации жидкостей с переводом их в топливный газ посредством одного электрического поля. На рис.2 показана простейшая экспериментальная установка «холодной» газификации и диссоциации жидкостей с двумя источниками электрического поля (знакопостоянного электрического поля -для «холодного» испарения электроосмосом любой жидкости и второго импульсного(переменного) поля для дробления молекул испаренной жидкости и превращения ее в топливный газ. На рис. 3 упрощенно показанf блок-схема комбинированного устройства, которое в отличие от устройств(рис.1,2), обеспечивает еще и дополнительную электроактивацию испаряемой жидкости. На рис.4 приведены некоторые графики зависимости выходных полезных параметров (производительности) электроосмотического насоса- испарителя жидкостей (генератора горючего газа) от основных параметров устройств. На нем, в частности, показаны взаимосвязь производительности устройства от напряженности электрического поля и от площади капиллярной испаряемой поверхности. Названия рисунков и расшифровка элементов самих устройств дана в подрисуночных надписях к ним. Описание взаимосвязей элементов устройств и самой работы устройств в динамике даны ниже по тексту в соответствующих разделах статьи.

ПЕРСПЕКТИВЫ И ПРОБЛЕМЫ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Эффективное получение водорода из воды- заманчивая давняя мечта цивилизации. Потому что воды на планете много, а водородная энергетика сулит человечеству «чистую» энергию из воды в неограниченных количествах. Тем более, что сам процесс сжигания водорода в среде кислорода, полученных из воды, обеспечивает идеальное по калорийности и чистоте горение.

Поэтому создание и промышленное освоение высокоэффективной технологии электролиза расщепления воды на Н2 и О2 является уже давно одной из актуальных и приоритетных задач энергетики, экологии и транспорта. Еще более насущная и актуальная проблема энергетики состоит в газификации твердых и жидких углеводородных топлив, конкретнее в создании и внедрении энергетически малозатратных технологий получения горючих топливных газов из любых углеводородов, включая органические отходы. Тем не менее, несмотря на актуальность и простроту энергетической и экологической проблем цивилизации, они пока еще эффективно так и не решены. Так в чем же причины высоких энергозатрат и малой производительности известных технологий водородной энергетики? Об этом ниже.

КРАТКИЙ СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И РАЗВИТИЯ ВОДОРОДНОЙ ТОПЛИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Приоритет изобретения по получению водорода из воды путем электролиза воды принадлежит русскому ученому Лачинову Д.А.(1888г.). Мною просмотрены сотни статей и патентов и по данному научно-техническому направлению. Известны различные методы получения водорода при разложения воды: термический, электролитический, каталитический, термохимический, термогравитационный, электроимпульсный и прочие /3-12/. С позиции энергозатрат наиболее энергоемкий– термический способ /3/, а наименее энергоемкий– электроимпульсный метод американца Стэнли Мэйера /6/. Технология Мэйера /6/ основана на дискретном электролизном способе разложения воды высоковольтными электрическими импульсами на резонансных частотах колебаний молекул воды (электрическая ячейка Мэйера). Она наиболее, на мой взгляд, прогрессивна и перспективна и по применяемым физическим эффектам, и по энергозатратам, однако ее производительность пока мала и сдерживается необходимостью преодоления межмолекулярных связей жидкости и отсутствием механизма удаления генерируемого топливного газа.из рабочей зоны электролиза жидкости.

Вывод: Все эти и иные известные методы и устройства производства водорода и иных топливных газов пока еще малопроизводительны из-за отсутствия действительно высокоэффективной технологии испарения и расщепления молекул жидкостей. Об этом ниже в следующем разделе.

АНАЛИЗПРИЧИН ВЫСОКОЙ ЭНЕРГОЕМКОСТИ И НИЗКОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ИЗВЕСТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНЫХ ГАЗОВ ИЗ ВОДЫ

Получение топливных газов из жидкостей при минимальных энергозатратах– весьма непростая научно-техническая задача Существенные энергозатраты при получении топливного газа из воды в известных технологиях тратятся на преодоление межмолекулярных связей воды в ее жидком агрегатном состоянии. Потому что вода- весьма сложна по структуре и составу. Причем парадоксально то, что, несмотря на ее удивительную распространенность в природе, структура и свойства воды и ее соединений во многом еще не изучены /14/.

Cостав и скрытая энергия межмолекулярных связей структур и соединений в жидкостях.

Физико-химический состав даже обычной водопроводной воды достаточно сложен, поскольку в воде присутствуют многочисленные межмолекулярные связи, цепочки и иные структуры молекул воды. В частности, в обычной водопроводной воде имеются различные цепочки особо соединенных и ориентированных молекул воды с ионами примесей (кластерные образования), различные ее коллоидные соединения и изотопы, минеральные вещества, а также многие растворенные газы и примеси /14/.

Oбъяснение проблем и энергозатрат на «горячее» испарение воды известными технологиями.

Именно поэтому в известных способах расщепления воды на водород и кислород необходимо тратить много электроэнергии для ослабления и полного разрыва межмолекулярных, а затем и молекулярных связей воды. Для снижения энергетических затрат на электрохимическое разложение воды часто используют дополнительный термический нагрев (вплоть до образования пара), а также- введение дополнительных электролитов, например, слабых растворов щелочей, кислот. Однако данные известные усовершенствования не позволяют до сих пор существенно интенсифицировать процесс диссоциации жидкостей (в частности разложения воды) из ее жидкого агрегатного состояния. Применение известных технологий термического испарения сопряжено с огромным расходованием тепловой энергии. Да и применение в процессе получения водорода из водных растворов дорогостоящих катализаторов для интенсификации данного процесса весьма дорого и малоэффективно. Главная причина высоких энергозатрат при использовании традиционных технологий диссоциации жидкостей теперь ясна, они расходуются на разрыв межмолекулярных связей жидкостей.

Kритика самой прогрессивной электротехнологии получения водорода из воды С. Мэйера /6/

Безусловно, самая экономичная из известных и наиболее прогрессивная по физике работы это электроводородная технология Стенли Мэйера. Но и его знаменитая электрическая ячейка /6/ также малопроизводительна, потому что все таки в ней нет механизма эффективного отвода молекул газа с электродов. Кроме того, этот процесс диссоциации воды в методе Мэйера замедлен из-за того, что при электростатическом отрыве молекул воды из самой жидкости приходится тратить время и энергию на преодоление огромной скрытой потенциальной энергии межмолекулярных связей и структур воды и прочих жидкостей.

РЕЗЮМЕ ПО АНАЛИЗУ

Поэтому достаточно ясно, что без нового оригинального подхода к проблеме диссоциации и превращения жидкостей в топливные газы эту проблему интенсификации газообразования ученым и технологам не решить. Реальное внедрение прочих известных технологий в практику до сих пор «буксует», поскольку все они намного более энергозатратны, чем технология Мэйера. И поэтому малоэффективны на практике.

КРАТКАЯ ФОРМУЛИРОВКА ЦЕНТРАЛЬНОЙ ПРОБЛЕМЫ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Центральная научно- техническая проблема водородной энергетики состоит, на мой взгляд, именно в неразрешенности и необходимости поиска и осуществления на практике новой технологии для многократного интенсификации процесса получения водорода и топливного газа из любых водных растворов и эмульсий при резком одновременном снижении энергозатрат. Резкая интенсификация процессов расщепления жидкостей при снижении энергозатрат в известных технологиях пока невозможно в принципе, поскольку до недавнего времени не была решена главная проблема эффективного испарения водных растворов без подвода тепловой и электрической энергии. Магистральный путь совершенствования водородных технологий ясен. Необходимо научиться эффективно испарять и газифицировать жидкости. Причем как можно интенсивнее и с наименьшими энергозатратами.

МЕТОДОЛОГИЯ И ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Почему пар лучше льда для получения водорода из воды? Потому что в нем намного свободнее движутся молекулы воды, чем в водыхрастоворов.

а) Изменение агрегатного состояния жидкостей.

Очевидно, что межмолекулярные связи водяного пара слабее, чем у воды в виде жидкости, и тем более воды в виде льда. Газообразное состояние воды еще более облегчает работу электрического поля по последующему расщеплению самих молекул воды на Н2 и О2. Поэтому методы эффективного перевода агрегатного состояния воды в водяной газ (пар, туман)- это перспективный магистральный путь развития электроводородной энергетики. Потому что путем перевода жидкой фазы воды в газообразную фазу достигают ослабление и(или) полный разрыв и межмолекулярные кластерных и прочих связей и структур, существующих внутри жидкости воды.

б) Электрический кипятильник воды- анахронизм водородной энергетики или вновь о парадоксах энергетики при испарении жидкостей.

Но не все так просто. C переводом воды в газообразное состояние. А как же быть с требуемой энергией, необходимой на испарение воды. Классический способ ее интенсивного испарения– это термический нагрев воды. Но он же весьма энергозатратен. Со школьной парты нас учили, что на процесс испарения воды, и даже ее кипячения требуется весьма значительное количество тепловой энергии. Информация о необходимом количестве энергии для испарения 1м³ воды есть в любом физическом справочнике. Это многие килоджоули тепловой энергии. Или многие киловатт-часы электроэнергии, если испарение проводить нагревом воды от электрического тока. Где же выход из энергетического тупика?

КАПИЛЯРНЫЙ ЭЛЕКТРООСМОС ВОДЫ И ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ «ХОЛОДНОГО ИСПАРЕНИЯ» И ДИССОЦИАЦИИ ЖИДКОСТЕЙ В ТОПЛИВНЫЕ ГАЗЫ (описание нового эффекта, и его проявление в Природе)

Я долго искал такие новые физические эффекты и малозатратные способы испарения и диссоциации жидкостей, много экспериментировал и все же нашел способ эффективного «холодного» испарения и диссоциации воды в горючий газ. Этот удивительной по красоте и совершенству эффект подсказала мне сама Природа.

Природа — наш мудрый учитель. Парадоксально, но оказывается, что в Живой природе уже давно есть, независимо от нас, эффективный способ электрокапиллярной перекачки и «холодного» испарения жидкости с переводом ее в газообразное состояние вообще без подвода тепловой энергии и электроэнергии. И этот природный эффект реализуется путем воздействия знакопостоянного электрического поля Земли на жидкость (воду), размещенную в капиллярах, именно посредством капиллярного электроосмоса.

Растения – природные, энергетически совершенные, электростатические и ионные насосы-испарители водных растворов Мои первые опыты по реализации капиллярного электроосмоса для «холодного» испарения и диссоциации воды, проделанные мною на простых экспериментальных установках еще в 1986 г. мне не сразу стали понятными, но я стал упорно искать его аналогию и проявление этого явления в Живой природе. Ведь Природа — наш вечный и мудрый Учитель. И я нашел его вначале именно в растениях!

а) Парадокс и совершенство энергетики природных насосов- испарителей растений.

Упрощенные количественные оценки показывают, что механизм работы природных насосов-испарителей влаги у растений, и особенно у высоких деревьев, уникален по своей энергетической эффективности. Действительно, уже известно, и просто подсчитать, что природный насос высокого дерева (с высотой кроны порядка 40 м. и с диаметром ствола порядка 2 м.) перекачивает и испаряет кубометры влаги в сутки. Причем вообще без подвода извне тепловой и электрической энергии. Эквивалентная энергетическая мощность такого природного электрического насоса–испарителя воды, у этого обычного дерева по аналогии с применяемыми нами аналогичными по назначению традиционными устройствами в технике, насосов и электронагревателей -испарителей воды для произведения этой же работы составляет десятки киловатт. Такое энергетическое совершенство Природы пока нам трудно даже понять и пока сразу не под силу скопировать. А растения и деревья научилась эффективно делать эту работу миллионы лет назад вообще без подвода и трат применяемой нами повсюду электроэнергии.

б) Oписание физики и энергетика природного насоса- испарителя жидкости растений.

Так как же работает природный насос– испаритель воды у деревьев и растений и каков механизм его энергетики? Оказывается, что все растения давно и искусно используют этот открытый мною эффект капиллярного электроосмоса в качестве энергетического механизма перекачки питающих их водных растворов своими природными ионными и электростатическими капиллярными насосами для подачи воды от корней к их кроне вообще без подвода энергии и без участия человека. Природа мудро использует потенциальную энергию электрического поля Земли. Причем в растениях и деревьях для подъема жидкости от корней к листьям внутри стволов растений и холодного испарения соков по капиллярам внутри растений используются природные тончайшие волокна-капилляры растительного происхождения, природный водный раствор- слабый электролит, естественный электрический потенциал планеты и потенциальная энергия электрического поля планеты. Одновременно с ростом растения (увеличением его высоты) возрастает и производительность этого природного насоса, потому что повышается разность природных электрических потенциалов между корнем и верхушкой кроны растения.

в) Зачем иголки у елки – затем, чтобы ее электронасос работал и зимой.

Вы скажете, что питательные соки движутся врастениям из-за обычного термического испарения влаги с листьев. Да это процесс тоже есть но не он главный. Но что самое удивительное, многие игольчатые деревья (сосны, ели, пихты) морозоустойчивы и растут даже зимой. Дело в том, что в растениях с игольчатыми листьями или шипами (типа сосны, кактусов и прочее), электростатический насос- испаритель работает при любой температуре окружающей среды, поскольку иглы концентрируют максимальную напряженность природного электрического потенциала на кончиках этих игл. Поэтому одновременно с электростатическим и ионным перемещением питательных водных растворов по своим капиллярам, они еще и интенсивно расщепляют и эффективно эмиссируют (инжектируют, выстреливают в атмосферу с этих природных устройств со своих природных игольчатых природных электродов-озонаторов молекулы влаги, успешно переводя молекулы водных растворов в газы. Поэтому работа этих природных электростатических и ионных насосов водных незамерзающих растворов происходит и в засуху и в стужу.

г) Mои наблюдения и электрофизические эксперименты с растениями.

Путем многолетних наблюдений над растениями, в естественной среде и и экспериментов с растениями в среде помещенными в искусственное электрическое поле, мною были всесторонне исследован этот эффективный механизм природного насоса и испарителя влаги. Были также выявлены зависимости интенсивности движения естественных соков по стволу растений от параметров электрического поля и вида капилляров и электродов. Рост растения в экспериментах существенно возрастал при многократном повышении этого потенциала потому, что возрастала производительность его природного электростатического и ионного насоса. Еще в 1988 г. я описал свои наблюдения и опыты с растениями в своей научно- популярной статье «Растения- природные ионные насосы» /1/.

д) Учимся у растений создавать совершенную технику насосов – испарителей. Вполне понятно, что эта природная энергетически совершенная технология вполне применима и в технике перевода жидкостей в топливные газы. И я создал такие экспериментальные установки холоного электрокапиллярного испарения жидкостей (рис.1-3) по подобию электронасосов деревьев.

ОПИСАНИЕ ПРОСТЕЙШЕЙ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОКАПИЛЛЯРНОГО НАСОСА- ИСПАРИТЕЛЯ ЖИДКОСТИ

Простейшее действующее устройство по экспериментальной реализации эффекта высоковольтного капиллярного электроосмоса для «холодного» испарения и диссоциации молекул воды показано на рис.1. Простейшее устройство (рис.1) для реализации предложенного способа получения горючего газа состоит из диэлектрической емкости 1, с налитой в нее жидкостью 2 (водо-топливной эмульсии или обычной воды), из тонко-пористого капиллярного материала, например, волокнистого фитиля 3, погруженного в эту жидкость и предварительно смоченного в ней, из верхнего испарителя 4, в виде капиллярной испарительной поверхности с переменной площадью в виде непроницаемого экрана (на рис.1 не показан). В состав данного устройства входят также высоковольтные электроды 5, 5-1, электрически присоединенные в разноименным выводам высоковольтного регулируемого источника знакопостоянного электрического поля 6, причем один из электродов 5 выполнен в виде дырчато-игольчатой пластины, и размещен подвижно над испарителем 4, например, параллельно ему на расстоянии, достаточном для предотвращения электрического пробоя на смоченный фитиль 3, механически соединенный с испарителем 4.

Другой высоковольтный электрод (5-1), электрически подключенный по входу, например, к «+» выводу источника поля 6, своим выходом механически и электрически присоединен к нижнему концу пористого материала, фитиля 3, почти на дне емкости 1. Для надежной электроизоляции электрод защищен от корпуса емкости 1 проходным электроизолятором 5-2 Заметим, что вектор напряженности данного электрического поля, подаваемого на фитиль 3 от блока 6 направлен вдоль оси фитиля -испарителя 3. Устройство дополнено также сборным газовым коллектором 7. По существу, устройство, содержащее блоки 3, 4, 5, 6, является комбинированным устройством электроосмотического насоса и электростатического испарителя жидкости 2 из емкости 1. Блок 6 позволяет регулировать напряженность знакопостоянного («+»,»-«) электрического поля от 0 до 30 кВ/см. Электрод 5 выполнен дырчатым или пористым для возможности пропускания через себя образуемого пара. В устройстве (рис.1) предусмотрена также техническая возможность изменения расстояния и положения электрода 5 относительно поверхности испарителя 4. В принципе для создания требуемой напряженности электрического поля вместо электрического блока 6 и электрода 5 можно использовать полимерные моноэлектреты /13/. В этом бестоковом варианте устройства водородного генератора его электроды 5 и 5-1 выполняют в виде моноэлектретов, имеющих разноименные электрические знаки. Тогда в случае применения таких устройств-электродов 5 и размещения их, как было пояснено выше, необходимость в специальном электрическом блоке 6 вообще отпадает.

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ПРОСТЕЙШЕГО ЭЛЕКТРОКАПИЛЛЯРНОГО НАСОСА-ИСПАРИТЕЛЯ (РИС.1)

Первые опыты электрокапиллярной диссоциации жидкостей проводилсь с использованием в качестве жидкостей как простую воду, так и различных ее растворы и водо-топливные эмульсии различных концентраций. И во всех этих случаях был успешно получены топливные газы. Правда, эти газы были весьма различные по составу и теплоемкости.

Новый электрофизический эффект «холодного»испарения жидкости вообще без затрат энергии под действием электрического поля я впервые наблюдал в простейшем устройстве (рис.1)

а)Oписание первой простейшей экспериментальной установки.

Опыт реализуют следующим образом: вначале наливают в емкость 1 водо-топливную смесь (эмульсию) 2, предварительно смачивают ею фитиль 3 и пористый испаритель 4. Затем включают высоковольтный источник напряжения 6 и подают высоковольтную разность потенциалов(поряядка 20 кВ) к жидкости на некотором расстоянии от краев капилляров (фитиль 3-испаритель 4) источник электрическсого поля присоединяют через электроды 5-1 и 5, причем размещают пластинчатый дырчатый электрод 5 выше поверхности испарителя 4 на расстояние, достаточное для предотвращения электрического пробоя между электродами 5 и 5-1.

б)Kак работает устройство

В результате, вдоль капилляров фитиля 3 и испарителя 4 под действием электростатических сил продольного электрического поля дипольные поляризованные молекулы жидкости двигались из емкости в направлении к противоположному электрическому потенциалу электрода 5 (электроосмос), срываются этими электрическими силами поля с поверхности испарителя 4 и превращаются в видимый туман, т.е. жидкость переходит в другое агрегатное состояние при минимальных энергозатратах источника электрического поля (6).и по ним начинается электроосмотический подъем данной жидкости. В процессе отрыва и столкновения между собой испаренных молекул жидкости с молекулами воздуха и озона, электронами в зоне ионизации между испарителем 4 и верхним электродом 5 происходит частичная диссоциация с образованием горючего газа. Далее этот газ поступает через газосборник 7, например, в камеры сгорания двигателя автотранспорта.

В)Hекоторые результаты количественные измерений

В состав этого горючего топливного газа входят молекулы водорода (Н2)-35%, кислорода(О2)-35% молекулы воды-(20%) и оставшиеся 10%-это молекулы примесей иных газов, органические молекулы топлива и др. Экспериментально показано, что интенсивность процесса испарения и диссоциации молекул ее пара изменяются от изменения расстояния электрода 5 от испарителя 4, от изменения площади испарителя, от вида жидкости, качества капиллярного материала фитиля 3 и испарителя 4 и параметров электрического поля от источника 6. (напряженности, мощности). Измерялись температура топливного газа и интенсивность его образования(расходомер). И производительность устройства в зависимости от конструктивных параметров. Путем нагрева и измерения контрольного объема воды при сжигании определенного объема этого топливного газа вычислялась теплоемкость получаемого газа в зависимости от изменения параметров экспериментальной установки.

УПРОЩЕННОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ ПРОЦЕССОВ И ЭФФЕКТОВ, ЗАФИКСИРОВАННЫХ В ЭКСПЕРИМЕНТАХ НА МОИХ ПЕРВЫХ УСТАНОВКАХ

Уже мои первые эксперименты на данной простейшей установке в 1986 г. показали, что «холодный» водный туман (газ) возникает из жидкости (воды) в капиллярах при высоковольтномэлектроосмосе вообще без видимых затрат энергии, а именно с использованием только потенциальной энергии электрического поля. Этот вывод очевиден, потому что в процессе экспериментов электрический ток потребления источника поля было одинаковым и было равно току холостого хода источника. Причем этот ток вообще не изменялся независимо от того, происходило ли испарение жидкости, или нет. Но никого чуда в моих нижеописанных опытах «холодного» испарения и диссоциации воды и водных растворов в топливные газы -нет. Просто мне удалось увидеть и понять аналогичный процесс, протекающий в самой Живой Природе. И удалось весьма полезно использовать его на практике для эффективного «холодного» испарения воды и получения из нее топливного газа.

Опыты показывает, что за 10 минут при диаметре капиллярного цилиндра 10 см. капиллярный электросмос испарял достаточно большой объем воды (1 литр) вообще без затрат энергии. Потому что потребляемая входная электрическая мощность (10 ватт). Используемого в опытах источника электрического поля- высоковольтного преобразователя напряжения (20 кВ) неизменна от режима его работы. Экспериментально выяснено, что вся эта потребляемая из сети мизерная по сравнению с энергией испарения жидкости, мощность тратились именно на создание электрического поля. И эта мощность не увеличивались при капиллярном испарении жидкости благодаря работе ионного и поляризационного насосов. Поэтому эффект холодного испарения жидкости удивителен. Ведь он происходит вообще без видимых затрат электроэнергии!

Струя водного газа (пара) иногда, особенно в начале процесса была видна. Она отрывалась от края капилляров с ускорением. Движение и испарение жидкости объясняется, по моему, именно благодаря возникновению в капилляре под действием электрического поля огромных электростатических сил и огромного электроосмотического давления на столб поляризованной воды (жидкости) в каждом капилляре.Которые и являются движущей силой раствора по капиллярам.

Опыты доказывают, что в каждом из капилляров с жидкостью под действием электрического поля работает мощный бестоковый электростатический и одновременно ионный насос, которые и поднимают столб поляризованной и частично ионизированной полем в капилляре микронного по диаметру столба жидкости(воды) от одного потенциала электрического поля, поданного в саму жидкость и нижнему концу капилляра к противоположному электрическому потенциалу, размещенному с зазором относительно противоположного конца этого капилляра. В результате, такой электростатический, ионный насос интенсивно разрывает межмолекулярные связи воды, активно с давлением движет поляризованные молекулы воды и их радикалы по капилляру и затем инжектирует эти молекулы вместе с порванными электрически заряженными радикалами молекул воды за пределы капилляра к противоположному потенциалу электрического поля. Опыты показывают, что одновременно с инжекцией молекул из капилляров происходит и частичная диссоциация (разрыв) молекул воды. Причем тем больше, чем выше напряженность электрического поля. Во всех этих непростых и одновременно протекающих процессах капиллярного электроосмоса жидкости используется именно потенциальная энергия электрического поля.

Поскольку процесс такого превращения жидкости в водный туман и водный газ происходит по аналогии с растениями, вообще без подвода энергии и не сопровождается нагревом воды и водного газа. Поэтому я назвал данный природный а потом и технический процесс электроосмоса жидкостей – «холодным» испарением. В экспериментах превращение водной жидкости в холодную газообразную фазу (туман) происходит быстро и вообще без видимых затрат электроэнергии. Одновременно на выходе из капилляров, газообразные молекулы воды разрываются электростатическими силами электрического поля на Н2 и О2. Поскольку этот процесс фазового перехода жидкости воды в водный туман(газ) и диссоциации молекул воды протекает в эксперименте вообще без видимого расходования энергии (тепла и тривиальной электроэнергии), то, вероятно, расходуется каким то образом именно потенциальная энергия электрического поля.

РЕЗЮМЭ ПО РАЗДЕЛУ

Несмотря на то, что пока еще до конца неясна энергетика этого процесса, все же уже достаточно ясно, что «холодное испарение» и диссоциацию воды осуществляет потенциальная энергия электрического поля. Точнее, видимый процесс испарения и расщепления воды на Н2 и О2 при капиллярном электроосмосе осуществляют именно мощные электростатические Кулоновские силы этого сильного электрического поля. В принципе такой необычный электроосмотический насос-испаритель-расщепитель молекул жидкости это пример вечного двигателя второго рода. Таким образом, высоковольтный капиллярный электроосмос водной жидкости обеспечивает посредством использования потенциальной энергии электрического поля действительно интенсивное и энергически незатратное испарение и расщепления молекул воды на топливный газ(Н2, О2,Н2О).

ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ КАПИЛЛЯРНОГО ЭЛЕКТРОСМОСА ЖИДКОСТЕЙ

Пока его теория еще не разработана, а только зарождается. И автор надеется, что эта публикация привлечет внимание теоретиков и практиков и поможет создать мощный творческий коллектив единомышленников. Но уже ясно, что, несмотря на относительную простоту технической реализации самой технологии, все же реальная физика и энергетика процессов при реализации этого эффекта весьма сложна и не конца пока понятна. Отметим их основные характерные свойства:

А) Oдновременное протекание нескольких электрофизических процессов в жидкостях в электрокапилляре

Поскольку при капиллярном электросмотическом испарении и диссоциации жидкостей, протекает одновременно и поочередно много различных электрохимических, электрофизических, электромеханических и иных процессов, особенно при движении водного раствора по капилляру инжекции молекул с края капилляра в направлении электрического поля.

Б) энергетический феномен «холодного» испарения жидкости

Проще говоря, физическая сущность нового эффекта и новой технологии состоит в преобразовании потенциальной энергии электрического поля в кинетическую энергию движения молекул жидкости и структур по капилляру и вне его. При этом в процессе испарения и диссоциации жидкости вообще не потребляется электрический ток, потому что каким то пока непонятным образом расходуется именно потенциальная энергия электрического поля. Именно электрическое поле в капиллярном электроосмосе запускает и поддерживает возникновение и одновременном протекании в жидкости в процессе преобразования ее фракций и агрегатных состояний устройстве сразу многих полезных эффектов преобразования молекулярных структур и молекул жидкости в горючий газ. А именно: высоковольтный капиллярный электроосмос обеспечивает одновременно мощную поляризацию молекул воды и ее структур с одновременным частичным разрывом межмолекулярных связей воды в наэлектризованном капилляре, дробление поляризованных молекул воды и кластеров на заряженные радикалы в самом капилляре посредством потенциальной энергии электрического поля. Эта же потенциальная энергию поля интенсивно запускает механизмы формирования и движения по капиллярам выстроенных «в шеренги» электрически сцепленных между собою в цепочки поляризованных молекул воды и их образований(электростатический насос), работу ионного насоса с создание огромного электроосмотического давления на столб жидкости для ускоренного движения по капилляру и окончательному инжектированию из капилляра уже частично разорванных ранее полем (расщепленных на радикалы) неполных молекул и кластеров жидкости(воды). Поэтому на выходе даже самого простого устройства капиллярного электроосмоса уже получается горючий газ(точнее, смесь газов Н2,О2 и Н2О).

В) Применимость и особенности работы переменного электрического поля

Но для более полной диссоциации молекул воды в топливный газ необходимо заставить уцелевшие молекулы воды соударяться между собой и дробиться на молекулы Н2 и О2 в дополнительном поперечном переменном поле(рис.2). Поэтому для повышения интенсификации процесса испарения и диссоциации воды (любой органической жидкости) в топливный газ лучше применять два источника электрического поля.(рис.2). В них для испарения воды (жидкости) и для получения топливного газа потенциальную энергию сильного электрического поля (с напряженностью не менее 1 кВ/см) используют раздельно: вначале первое электрическое поле используется для перевода молекул, образующих жидкость, из малоподвижного жидкого состояния электроосмосом через капилляры в газообразное состояние (получают холодный газ) из жидкости с частичным расщеплением молекул воды, а затем, на втором этапе, используют энергию второго электрического поля, конкретнее, мощные электростатические силы для интенсификации колебательного резонансного процесса «соударения-расталкивания» наэлектризованных молекул воды в виде водяного газа между собой для полного разрыва молекул жидкости и образования молекул горючего газа.

Г) Pегулируем ость процессов диссоциации жидкостей в новой технологии

Регулировка интенсивности образования водного тумана (интенсивность холодного испарения) достигается изменением параметров электрического поля направленного вдоль капиллярного испарителя и (или) изменением расстояния между наружной поверхностью капиллярного материала и ускоряющим электродом, с помощью которого и создается электрическое поле в капиллярах. Регулирование производительности получения водорода из воды осуществляют изменением (регулированием) величины и формы электрического поля, площади и диаметра капилляров, изменением состава и свойств воды. Эти условия оптимальной диссоциации жидкости различны в зависимости от вида жидкости, от свойств капилляров, от параметров поля.и диктуются требуемой производительностью процесса диссоциации конкретной жидкости. Опыты показывают, что наиболее эффективное получения Н2 из воды достигается при расщепление молекул полученного электроосмосом водного тумана осуществлять вторым электрическим полем, рациональные параметры которого были подобраны преимущественно экспериментальным путем. В частности, выяснилась целесообразность окончательного расщепления молекул водного тумана производить именно импульсным знакопостоянным электрическим полем с вектором поля перпендикулярно вектору первого поля, используемого в электроосмосе воды. Воздействие электрических полем на жидкость в процессе ее преобразования в туман и далее в процессе расщепления молекул жидкости может осуществляться одновременно или поочередно.

РЕЗЮМЕ ПО РАЗДЕЛУ

Благодаря этим описанным механизмам при комбинированном электроосмосе и воздействии двух электрических полей на жидкость(воду) в капилляре удается достичь максимальной производительности процесса получения горючего газа и практически устранить электрические и тепловые затраты энергии при получении этого газа из воды из любых водо-топливных жидкостей. Данная технология в принципе применима для получения топливного газа из любого жидкого топлива или его водных эмульсий.

Прочие общие аспекты реализации новой технологии Рассмотрим еще некоторые аспекты реализации предлагаемой новой революционной технологии разложения воды, ее иные возможные эффективные варианты для развития базовой схемы реализации новой технологии, а также некоторые дополнительные пояснения, технологические рекомендации и технологические «хитрости» и «НОУ-ХАУ», полезные при ее реализации.

а) Предварительная активация воды (жидкости)

Для повышения интенсивности получения топливного газа, жидкость (воду) целесообразно вначале активизировать(предварительный нагрев, предварительное разделение ее на кислотную и щелочную фракции, электризация и поляризация и прочее). Предварительную электроактивацию воды(и любой водной эмульсии) с разделением ее на кислотную и щелочную фракции осуществляют частичным электролизом посредством дополнительных электродов, размещенных в специальной полупроницаемых диафрагмах для их последующего раздельного испарения (рис.3).

В случае предварительного разделения исходно химически нейтральной воды на химические активные (кислотную и щелочную)фракции, реализация технологии получения горючего газа из воды становится возможен и при минусовых температурах (до –30 град. Цельсия), что весьма важно и полезно зимой для автотранспорта. Потому что такая «фракционная» электроактивированная вода вообще не замерзает при морозах. Значит установка по получению водорода из такой активированной воды тоже сможет работать при минусовых температурах окружающей среды и в морозы.

б) Источники электрического поля

В качестве источника электрического поля для осуществления данной технологии вполне могут быть использованы разные устройства. Например, такие как известные магнито-электронные высоковольтные преобразователи постоянного и импульсного напряжения, электростатические генераторы, различные умножители напряжения, предварительно заряженные высоковольтные конденсаторы, а также вообще полностью бестоковые источники электрического поля – диэлектрические моноэлектреты.

в) Aдсорбция полученных газов

Водород и кислород в процессе получения горючего газа, могут аккумулироваться отдельно друг от друга путем размещения в потоке горючего газа специальных адсорбентов. Вполне возможно использование данного способа для диссоциации любой водо-топливной эмульсии.

г) Получение топливного газа электроосмосом из органических жидких отходов

Данная технология позволяет эффективно использовать в качестве сырья для выработки топливного газа любые жидкие органические растворы (например, жидкие отходы жизнедеятельности человека и животных). Как ни парадоксально эта мысль звучит, но использование органических растворов для производства топливного газа, в частности из жидких фекалий, с позиции энергозатрат и экологии, даже более выгоднее и проще, чем диссоциация простой воды, которую технически намного труднее разложить на молекулы.

Кроме того, такой гибридный топливный газ, полученный из органических отходов, менее взрывоопасен. Поэтому по сути, данная новая технология позволяет эффективно преобразовывать любые органические жидкости (в том числе и жидкие отходы) в полезный топливный газ. Таким образом, настоящая технология эффективно применима и для полезной переработки и утилизации жидких органических отходов.

ПРОЧИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ И ПРИНЦИПА ИХ РАБОТЫ

Предлагаемая технология может быть реализована с помощью различных устройств. Самое простое устройство электроосмотического генератора топливного газа из жидкостей ранее уже было показано и раскрыто в тексте и на рис.1. Некоторые иные более совершенные варианты таких этих устройств, апробированных автором экспериментально, представлены в упрощенном виде на рис.2-3. Один из простых вариантов комбинированного способа получения горючего газа из водо-топливной смеси или воды может быть реализован в устройстве (рис.2), которое состоит по существу из комбинации устройства (рис.1) дополнительным устройством, содержащим плоские поперечные электроды 8,8-1, присоединенные к источнику сильного переменного электрического поля 9.

На рис.2 показана также более подробно функциональная структура и состав источника 9 второго (знакопеременного) электрического поля, а именно показано, что он состоит из первичного источника электроэнергии 14, присоединенного по силовому входу ко второму высоковольтному преобразователю напряжения 15 регулируемой частоты и амплитуды (блок 15 может быть выполнен в виде индуктивно-транзисторной схемы типа автогенератора Ройера), присоединенного по выходу к плоским электродам 8 и 8-1. Устройство снабжено также термическим нагревателем 10, размещенным, например, под днищем емкости 1. На автотранспорте это может быть выпускной коллектор горячих выхлопных газов, боковые стенки корпуса самого двигателя.

На блок-схеме (рис.2) источники электрического поля 6 и 9 более подробно расшифрованы. Так, в частности, показано, что источник 6 знакопостоянного, но регулируемого по величине напряженности электрического поля, состоит из первичного источника электроэнергии 11, например, бортовой аккумуляторной батареи, подключенного по первичной цепи электропитания к высоковольтному регулируемому преобразователю напряжения 12, например, типа автогенератора Ройера, с встроенным выходным высоковольтным выпрямителем (входит в состав блока 12), присоединенным по выходу к высоковольтным электродам 5, причем силовой преобразователь 12 по управляющему входу присоединен к системе управления 13, позволяющей управлять режимом работы данного источника электрического поля., конкретнее производительностью Блоки 3, 4, 5, 6 составляют в совокупности комбинированное устройство электроосмотического насоса и электростатического испарителя жидкости. Блок 6 позволяет регулировать напряженность электрического поля от 1 кВ/см до 30 кВ/см. В устройстве (рис.2) предусмотрена также техническая возможность изменения расстояния и положения пластинчатого сетчатого или пористого электрода 5 относительно испарителя 4, а также расстояния между плоскими электродами 8 и 8-1. Описание гибридного комбинированного устройства в статике (рис.3)

Это устройство в отличие от поясненных выше дополнено электрохимическим активизатором жидкости, двумя парами электродов 5,5-1. Устройство содержит емкость 1 с жидкостью 2, например, водой, два пористых капиллярных фитиля 3 с испарителями 4, две пары электродов 5,5-1. Источник электрического поля 6, электрические потенциалы которого присоединены к электродам 5,5-1. Устройство содержит также газосборный трубопровод 7, разделительный фильтровый барьер-диафрагму 19, разделяющий емкость 1 надвое.дополнительный блок регулируемого по величине знакопостоянного напряжения 17, выходы которого через электроды 18 введены в жидкость 2 внутрь емкости1 по обе стороны диафрагмы 19. Отметим, что особенности данного устройства состоят также и в том, что к верхним двум электродам 5 подведены противоположные по знаку электрические потенциалы от высоковольтного источника 6 в связи с противоположными электрохимическими свойствами жидкости, разделенными диафрагмой 19. Описание работы устройств (Рис.1-3)

РАБОТА КОМБИНИРОВАННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ТОПЛИВНОГО ГАЗА

Рассмотрим более подробно реализацию предложенного способа на примере простых устройств (рис. 2-3).

Устройство (рис.2) работает следующим образом: испарение жидкости 2 из емкости 1 осуществляют в основном термическим нагреванием жидкости от блока 10, например, с использованием значительной тепловой энергии выпускного коллектора двигателя автотранспорта. Диссоциацию молекул испаренной жидкости, например, воды на молекулы водорода и кислорода осуществляют силовым воздействием на них переменным электрическим полем от высоковольтного источника 9 в зазоре между двумя плоскими электродами 8 и 8-1. Капиллярный фитиль 3, испаритель 4, электроды 5,5-1 и источник электрического поля 6, как уже было описано выше превращают жидкость в пар, а прочие элементы в совокупности обеспечивают электрическую диссоциацию молекул испаренной жидкости 2 в зазоре между электродами 8,8-1 под действием переменного электрического поля от источника 9, причем изменением частоты колебаний и напряженности электрического поля в зазоре между 8,8-1 по цепи системы управления 16 с учетом информации с датчика состава газа регулируется интенсивность соударения и дробления этих молекул (т.е. степень диссоциации молекул). Регулированием напряженности продольного электрического поля между электродами 5,5-1 от блока преобразователя напряжения 12 через его систему управления 13 достигается изменение производительности механизма подъема и испарения жидкости 2.

Устройство (рис. 3) работает следующим образом: вначале жидкость (воду) 2 в емкости 1 под действием разности электрических потенциалов от источника напряжения 17, приложенных к электродам 18 разделяют через пористую диафрагму 19 на «живую» — щелочную и «мертвую» — кислотную фракции жидкости (воды), которые потом электроосмосом превращают в парообразное состояние и дробят его подвижные молекулы переменным электрическим полем от блока 9 в пространстве между плоскими электродами 8,8-1 до образования горючего газа. В случае выполнения электродов 5,8 пористыми из специальных адсорбентов появляется возможность накопления, аккумулирования в них запасов водорода и кислорода. Затем можно осуществлять и обратный процесс выделения из них данных газов, например, путем их подогрева, а сами эти электроды в таком режиме целесообразно размещать непосредственно в топливной емкости, связанной например, с топливо проводом автотранспорта. Отметим также, что электроды 5,8 могут служить и адсорбентами отдельных составляющих горючего газа, например, водорода. Материал таких пористых твердых адсорбентов водорода уже описан в научно-технической литературе.

РАБОСПОСОБНОСТЬ СПОСОБА И ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ОТ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Работоспособность способа уже доказана мною многочисленными опытами экспериментально. И приведенные в статье конструкции устройств (рис.1-3) являются действующими моделями, на которых и проводились эксперименты. Для доказательства эффекта получения горючего газа мы его поджигали на выходе газосборника (7) и измеряли тепловые и экологические характеристики процесса его горения. Имеются протоколы испытаний, которые подтверждают работоспособность способа и высокие экологическое характеристики полученного газообразного топлива и отходящих газообразных продуктов его сгорания. Эксперименты показали, что новый элеектроосмотический способ диссоциации жидкостей работоспособен и пригоден для холодного испарения и диссоциации в электрических полях весьма различных жидкостей (водо-топливных смесей, воды, водных ионизированных растворов, водо-масляных эмульсий, и даже водных растворов фекальных органических отходов, которые, кстати, после их молекулярной диссоциации по данному способу образуют эффективный экологически чистый горючий газ практически без запаха и цвета.

Главный положительный эффект изобретения состоит в многократном снижении затрат энергии (тепловой, электрической) на осуществление механизма испарения и молекулярной диссоциации жидкостей по сравнению со всеми известными способами-аналогами.

Резкое снижение энергозатрат при получении горючего газа из жидкости например, водо-топливных эмульсий путем электрополевого испарения и дробления ее молекул на молекулы газов, достигается благодаря мощным электрическим силам воздействия электрического поля на молекулы как в самой жидкости, так и на испаренные молекулы. В результате резко интенсифицируется процесс испарения жидкости и процесс дробления ее молекул в парообразном состоянии практически при минимальной мощности источников электрического поля. Естественно, регулированием напряженности данных полей в рабочей зоне испарения и диссоциации молекул жидкости, или электрическим путем, или путем перемещения электродов 5, 8, 8-1 изменяется силовое взаимодействие полей с молекулами жидкости, что и приводит к регулированию производительности испарения и степени диссоциации молекул испаренной жидкости. Экспериментально показана также работоспособность и высокая эффективность диссоциации испаренного пара поперечным знакопеременным электрическим полем в зазоре между электродами 8, 8-1 от источника 9 (рис.2,3,4). Установлено, что для каждой жидкости в ее испаренном состоянии существует определенная частота электрических колебаний данного поля и его напряженность, при которых процесс расщепления молекул жидкости происходит наиболее интенсивно. Экспериментально установлено также, что дополнительная электрохимическая активизация жидкости, например, обычной воды, которая является ее частичным электролизом, осуществляемая в устройстве (рис.3), и также повышают производительность ионного насоса (фитиль 3-ускоряющий электрод 5) и увеличивают интенсивность электроосмотического испарения жидкости. Термонагрев жидкости, например, теплом отходящих горячих газов двигателей транспорта (рис.2) способствует ее испарению, что также приводит к повышению производительности получения водорода из воды и горючего топливного газа из любых водо-топливных эмульсий.

КОММЕРЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ

ДОСТОИНСТВО ЭЛЕКТРООСМОТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПО СРАВНЕНИЮ С ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЕЙ МЭЙЕРА

В сравнении по производительности с известной и самой низкозатратной прогрессивной электрической технологией Стенли Мэйера для получения топливного газа из воды (и ячейки Мэйера) /6/ наша технологии более прогрессивна и производительна, потому что используемый нами электроосмотический эффект испарения и диссоциации жидкости в сочетании с механизмом электростатического и ионного насоса обеспечивает не только интенсивное испарение и диссоциацию жидкости при минимальном и одинаковом с аналогом энергопотреблении, но еще и эффективный отрыв молекул газа из зоны диссоциации, причем с ускорением от верхнего края капилляров. Поэтому в нашем случае вообще не образуется эффекта экранирования рабочей зоны электрической диссоциации молекул. И процесс генерации топливного газа не замедляется во времени, как у Мэйера. Поэтому газопроизводительность нашего метода при одинаковыхэнергозатратах на порядок выше данного прогрессивного аналога /6/.

Некоторые технико-экономические аспекты и коммерческие выгоды и перспективы реализации новой технологии Предлагаемая новая технология вполне может быть доведена в сжатые сроки до серийного выпуска таких высокоэффективных электроосмотических генераторов топливного газа практически из любых жидкостей, включая водопроводную воду. Особенно просто и экономически целесообразно на первом этапе освоения технологии реализовать вариант установки по переводу водо-топливных эмульсий в топливный газ. Себестоимость серийной установки получения топливного газа из воды с производительностью порядка 1000м³/час составит примерно 1 тысячу долларов США. Потребляемая электрическая мощность такого электрогенератора топливного газа составит не более 50-100 ватт. Поэтому такие компактные и эффективные электролизеры топлива могут быть установлены с успехом практически на любом автомобиле. В результате тепловые двигатели смогут работать практически от любой углеводородной жидкости и даже от простой воды. Массовое внедрение этих устройств на автотранспорте приведет к резкому энергетическому и экологическому совершенствованию автотранспорта. И приведет к быстрому созданию экологически чистого и экономичного теплового двигателя. Ориентировочные финансовые затраты на разработку, создание, и доводку исследование первой пилотной установки получения топливного газа из воды с производительностью 100 м³ в секунду до опытно- промышленного образца составляет порядка 450-500 тысяч долларов США. В состав этих затрат включены затраты на проектирование и исследования, стоимость самой экспериментальной установки и стенда для ее апробации и доводки.

ВЫВОДЫ:

В России открыт и экспериментально исследован новый электрофизический эффект капиллярного электроосмоса жидкостей -«холодного» энергетически малозатратного механизма испарения и диссоциации молекул любых жидкостей

Данный эффект существует независимо в природе и является главным механизмом электростатического и ионного насоса по перекачки питающих растворов (соков) от корней к листьям всех растений сих последующей электростатической газификацией.

Экспериментально обнаружен и исследован новый эффективный способ диссоциацию любой жидкости путем ослабления и разрыва ее межмолекулярных и молекулярных связей высоковольтным капиллярным электроосмосом

На основе нового эффекта создана и апробирована новая высокоэффективная технология получения топливных газов из любых жидкостей.

Предложены конкретные устройства для энергетически малозатратного получения топливных газов из воды и ее соединений

Технология применима для эффективного получения топливного газа из любых жидких топлив и водо-топливных эмульсий, включая жидкие отходы.

Технология особо перспективна для применения на транспорте в энергетике и. А также в городах для утилизации и полезного использования углеводородных отходов.

Автор заинтересован в деловом и творческом сотрудничестве с фирмами, желающими и способными своими инвестициями создать необходимые условия автору для доведения ее до опытно-промышленных образцов и внедрения данной перспективной технологии в практику.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. Дудышев В.Д. «Растения — природные ионные насосы»- в журнале «Юный техник» №1/88 г.
2. Дудышев В.Д. «Новая электроогневая технология — эффективный путь решения энергетических и экологических проблем»- журнал»Экология и промышленность России» №3/ 97 г.
3. Термическое получение водорода из воды ”Химическая энциклопедия”,т.1, М., 1988г., с.401).
4. Электроводородный генератор (международная заявка по системе РСТ -RU98/00190 от 07.10.97 г.)
5. Free energy Generation by Water Decomposition in Highly Efficiency Electrolytic Process, Proceedings «New Ideas in Natural Sciences», 1996, Санкт-Петербург, стр.319-325, изд. «ПиК».
6. Патент США 4.936,961 Метод производства топливного газа.
7. Пат США 4,370,297 Метод и аппарат для ядерного thermochemical водного расщепления.
8. Пат США 4,364,897 Многоступенчатый химический и лучевой процесс для производства газа.
9. Пат. США 4,362,690 Pyrochemical устройство для разложения воды.
10. Пат. США 4,039,651 Процесс закрытого цикла thermochemical производство водорода и кислорода от воды.
11. Пат. США 4,013,781 Процесс для получения водорода и кислорода от воды, использующей железо и хлор.
12. Пат. США 3,963,830 Thermolysis воды в контакте с zeolite массами.
13. Г.Лущейкин “Полимерные электреты”, М.,”Химия”,1986г.
14. ”Химическая энциклопедия”,т.1, М., 1988г., разделы «вода», (водные растворы и их свойства)

Дудышев Валерий Дмитриевич профессор Самарского технического университета, д.т.н., академик Российской Экологической Академии

Изобретение предназначено для энергетики и может быть использовано при получении дешевых и экономичных источников энергии. Получают в незамкнутом пространстве перегретый водяной пар с температурой 500-550 o C. Перегретый водяной пар пропускают через постоянное электрическое поле высокого напряжения (6000 В) с получением водорода и кислорода. Способ прост в аппаратурном оформлении, экономичен, пожаро- и взрывобезопасен, высокопроизводителен. 3 ил.

Водород при соединении с кислородом-окислении, занимает первое место по калорийности на 1 кг топлива среди всех горючих используемых для поучения электроэнергии и тепла. Но высокая калорийность водорода до сих пор не используется в получении электроэнергии и тепла и не может конкурировать с углеводородным топливом. Препятствием для использования водорода в энергетике является дорогой способ его получения, который экономически не оправдывается. Для получения водорода в основном применяются электролизные установки, которые малопроизводительны и энергия, затраченная на получение водорода, равна энергии, полученной от сжигания этого водорода. Известен способ получения водорода и кислорода из перегретого водяного пара с температурой 1800-2500 o C, описанный в заявке Великобритании N 1489054 (кл. C 01 B 1/03, 1977). Этот способ сложен, энергоемок и трудноосуществим. Наиболее близким к предложенному является способ получения водорода и кислорода из водяного пара на катализаторе при пропускании этого пара через электрическое поле, описанный в заявке Великобритании N 1585527 (кл. C 01 B 3/04, 1981). К недостаткам этого способа относятся: - невозможность получения водорода в больших количествах; - энергоемкость; - сложность устройства и использование дорогих материалов; -невозможность осуществления этого способа при использовании технической воды, т. к. при температуре насыщенного пара на стенках устройства и на катализаторе будут образовываться отложения и накипь, что приведет к ее быстрому выходу из строя; - для сбора полученных водорода и кислорода используются специальные сборные емкости, что делает способ пожаро- и взрывоопасным. Задачей, на которую направлено изобретение, является устранение вышеуказанных недостатков, а также получение дешевого источника энергии и тепла. Это достигается тем, что в способе получения водорода и кислорода из пара воды, включающем пропускание этого пара через электрическое поле, согласно изобретению используют перегретый пар с температурой 500-550 o C и пропускают его через электрическое поле постоянного тока высокого напряжения, вызывая тем самым диссоциацию пара и разделение его на атомы водорода и кислорода. Предложенный способ основан на следующем. 1. Электронная связь между атомами водорода и кислорода ослабевает пропорционально повышению температуры воды. Это подтверждается практикой при сжигании сухого каменного угля. Перед тем как сжигать сухой уголь, его поливают водой. Мокрый уголь дает больше тепла, лучше горит. Это происходит от того, что при высокой температуре горения угля вода распадается на водород и кислород. Водород сгорает и дает дополнительные калории углю, а кислород увеличивает объем кислорода воздуха в топке, что способствует лучшему и полному сгоранию угля. 2. Температура воспламенения водорода от 580 до 590 o C, разложение воды должно быть ниже порога зажигания водорода. 3. Электронная связь между атомами водорода и кислорода при температуре 550 o C еще достаточна для образования молекул воды, но орбиты электронов уже искажены, связь с атомами водорода и кислорода ослаблена. Для того, чтобы электроны сошли со своих орбит и атомная связь между ними распалась, нужно электронам добавить еще энергии, но уже не тепла, а энергию электрического поля высокого напряжения. Тогда потенциальная энергия электрического поля преобразуется в кинетическую энергию электрона. Скорость электронов в электрическом поле постоянного тока возрастает пропорционально квадратному корню напряжения, приложенного к электродам. 4. Разложение перегретого пара в электрическом поле может происходить при небольшой скорости пара, а такую скорость пара при температуре 550 o C можно получить только в незамкнутом пространстве. 5. Для получения водорода и кислорода в больших количествах нужно использовать закон сохранения материи. Из этого закона следует: в каком количестве была разложена вода на водород и кислород, в таком же количестве получим воду при окислении этих газов. Возможность осуществления изобретения подтверждается примерами, осуществляемыми в трех вариантах установок. Все три варианта установок изготавливаются из одинаковых, унифицированных изделий цилиндрической формы из стальных труб. 1. Работа и устройство установки первого варианта (схема 1). Во всех трех вариантах работа установок начинается с приготовления перегретого пара в незамкнутом пространстве с температурой пара 550 o C. Незамкнутое пространство обеспечивает скорость по контуру разложения пара до 2 м/с. Приготовление перегретого пара происходит в стальной трубе из жаропрочной стали /стартер/, диаметр и длина которого зависит от мощности установки. Мощность установки определяет количество разлагаемой воды, литров/с. Один литр воды содержит 124 л водорода и 622 л кислорода, в пересчете на калории составляет 329 ккал. Перед пуском установки стартер разогревается от 800 до 1000 o C /разогрев производится любым способом/. Один конец стартера заглушен фланцем, через который поступает дозированная вода для разложения на рассчитанную мощность. Вода в стартере нагревается до 550 o C, свободно выходит из другого конца стартера и поступает в камеру разложения, с которой стартер соединен фланцами. В камере разложения перегретый пар разлагается на водород и кислород электрическим полем, создаваемым положительным и отрицательным электродами, на которые подается постоянный ток с напряжением 6000 В. Положительным электродом служит сам корпус камеры /труба/, а отрицательным электродом служит труба из тонкостенной стали, смонтированная по центру корпуса, по всей поверхности которой имеются отверстия диаметром по 20 мм. Труба - электрод представляет собой сетку, которая не должна создавать сопротивление для входа в электрод водорода. Электрод крепится к корпусу трубы на проходных изоляторах и по этому же креплению подается высокое напряжение. Конец трубы отрицательного электрода оканчивается электроизоляционной и термостойкой трубой для выхода водорода через фланец камеры. Выход кислорода из корпуса камеры разложения через стальной патрубок. Положительный электрод /корпус камеры/ должен быть заземлен и заземлен положительный полюс у источника питания постоянного тока. Выход водорода по отношению к кислороду 1:5. 2. Работа и устройство установки по второму варианту (схема 2). Установка второго варианта предназначена для получения большого количества водорода и кислорода за счет параллельного разложения большого количества воды и, окисления газов в котлах для получения рабочего пара высокого давления для электростанций, работающих на водороде /в дальнейшем ВЭС/. Работа установки, как и в первом варианте, начинается с приготовления перегретого пара в стартере. Но этот стартер отличается от стартера в 1-м варианте. Отличие заключается в том, что на конце стартера приварен отвод, в котором смонтирован переключатель пара, имеющий два положения - "пуск" и "работа". Полученный в стартере пар поступает в теплообменник, который предназначен для корректировки температуры восстановленной воды после окисления в котле /К1/ до 550 o C. Теплообменник /То/ - труба, как и все изделия с таким же диаметром. Между фланцами трубы вмонтированы трубки из жаропрочной стали, по которым проходит перегретый пар. Трубки обтекаются водой из замкнутой системы охлаждения. Из теплообменника перегретый пар поступает в камеру разложения, точно такую же, как и в первом варианте установки. Водород и кислород из камеры разложения поступают в горелку котла 1, в которой водород поджигается зажигалкой, - образуется факел. Факел, обтекая котел 1, создает в нем рабочий пар высокого давления. Хвост факела из котла 1 поступает в котел 2 и своим теплом в котле 2 подготавливает пар для котла 1. Начинается непрерывное окисление газов по всему контуру котлов по известной формуле: 2H 2 + O 2 = 2H 2 O + тепло В результате окисления газов восстанавливается вода и выделяется тепло. Это тепло в установке собирают котлы 1 и котлы 2, превращая это тепло в рабочий пар высокого давления. А восстановленная вода с высокой температурой поступает в следующий теплообменник, из него в следующую камеру разложения. Такая последовательность перехода воды из одного состояния в другое продолжается столько раз, сколько требуется получить от этого собранного тепла энергии в виде рабочего пара для обеспечения проектной мощности ВЭС. После того, как первая порция перегретого пара обойдет все изделия, даст контуру расчетную энергию и выйдет из последнего в контуре котла 2, перегретый пар по трубе направляется в переключатель пара, смонтированный на стартере. Переключатель пара из положения "пуск" переводится в положение "работа", после чего он попадает в стартер. Стартер отключается /вода, разогрев/. Из стартера перегретый пар поступает в первый теплообменник, а из него в камеру разложения. Начинается новый виток перегретого пара по контуру. С этого момента контур разложения и плазмы замкнут сам на себя. Вода установкой расходуется только на образование рабочего пара высокого давления, которая берется из обратки контура отработанного пара после турбины. Недостаток силовых установок для ВЭС - это их громоздкость. Например, для ВЭС на 250 МВт нужно разлагать одновременно 455 л воды в одну секунду, а для этого потребуется 227 камер разложения, 227 теплообменников, 227 котлов /К1/, 227 котлов /К2/. Но такая громоздкость стократ будет оправдана уже только тем, что топливом для ВЭС будет только вода, не говоря уже о экологической чистоте ВЭС, дешевой электрической энергии и тепле. 3-й вариант силовой установки (схема 3). Это точно такая же силовая установка, как и вторая. Разница между ними в том, что эта установка работает постоянно от стартера, контур разложения пара и сжигания водорода в кислороде не замкнут сам на себя. Конечным изделием в установке будет теплообменник с камерой разложения. Такая компоновка изделий позволит получать кроме электрической энергии и тепла, еще водород и кислород или водород и озон. Силовая установка на 250 МВт при работе от стартера будет расходовать энергию на разогрев стартера, воду 7,2 м 3 /ч и воду на образование рабочего пара 1620 м 3 /ч/вода используется из обратного контура отработанного пара/. В силовой установке для ВЭС температура воды 550 o C. Давление пара 250 ат. Расход энергии на создание электрического поля на одну камеру разложения ориентировочно составит 3600 кВтч. Силовая установка на 250 МВт при размещении изделий на четырех этажах займет площадь 114 х 20 м и высоту 10 м. Не учитывая площадь под турбину, генератор и трансформатор на 250 кВА - 380 х 6000 В. Изобретение имеет следующие преимущества. 1. Тепло, полученное при окислении газов, можно использовать непосредственно на месте, причем водород и кислород получаются при утилизации отработанного пара и технической воды. 2. Небольшой расход воды при получении электроэнергии и тепла. 3. Простота способа. 4. Значительная экономия энергии, т.к. она затрачивается только на разогрев стартера до установившегося теплового режима. 5. Высокая производительность процесса, т.к. диссоциация молекул воды длится десятые доли секунды. 6. Взрыво- и пожаробезопасность способа, т.к. при его осуществлении нет необходимости в емкостях для сбора водорода и кислорода. 7. В процессе работы установки вода многократно очищается, преобразуясь в дистиллированную. Это исключает осадки и накипь, что увеличивает срок службы установки. 8. Установка изготавливается из обычной стали; за исключением котлов, изготавливаемых из жаропрочных сталей с футеровкой и экранированием их стенок. То есть не требуются специальные дорогие материалы. Изобретение может найти применение в промышленности путем замены углеводородного и ядерного топлива в силовых установках на дешевое, распространенное и экологически чистое - воду при сохранении мощности этих установок.

Формула изобретения

Способ получения водорода и кислорода из пара воды, включающий пропускание этого пара через электрическое поле, отличающийся тем, что используют перегретый пар воды с температурой 500 - 550 o C, пропускаемый через электрическое поле постоянного тока высокого напряжения для диссоциации пара и разделения его на атомы водорода и кислорода.

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии углеграфитовых материалов, в частности к устройству, обеспечивающему возможность получения соединений внедрения в графит сильных кислот (СВГ), например H2SO4, HNO3 и др., путем анодного окисления графита в растворах указанных кислот

Если найти дешёвый и простой способ электролиза/фотолиза воды, то мы получим невероятно богатый и чистый источник энергии - водородное топливо. Сгорая в кислороде, водород не образует никаких побочных выделений, кроме воды. Теоретически, электролиз - очень простой процесс: достаточно пропустить электрический ток через воду, и она разделяется на водород и кислород. Но сейчас все разработанные техпроцессы требуют такого большого количества энергии, что электролиз становится невыгодным.

Теперь учёные решили часть головоломки. Исследователи из Технион-Израильского технологического института разработали метод проведения второго из двух шагов окислительно-восстановительной реакции - восстановления - в видимом (солнечном) свете с энергетической эффективностью 100% , значительно превзойдя предыдущий рекорд 58,5%.

Осталось усовершенствовать полуреакцию окисления.

Столь высокой эффективности удалось добиться благодаря тому, что в процессе используется только энергия света. Катализаторами (фотокатализаторами) выступают наностержни длиной 50 нм. Они абсорбируют фотоны от источника освещения - и выдают электроны.

В полуреакции окисления производятся четыре отдельных атома водорода и молекула О 2 (которая не нужна). В полуреакции восстановления четыре атома водорода спариваются в две молекулы H 2 , производя полезную форму водорода - газ H 2 ,

Эффективность 100% означает, что все фотоны, поступившие в систему, участвуют в генерации электронов.

На такой эффективности каждый наностержень генерирует около 100 молекул H 2 в секунду.

Сейчас учёные работают над оптимизацией техпроцесса, который пока что требует щелочной среды с невероятно высоким pH. Такой уровень никак не приемлем для реальных условий эксплуатации.

К тому же, наностержни подвержены коррозии, что тоже не слишком хорошо.

Тем не менее, сегодня человечество стало на шажок ближе к получению неиссякаемого источника чистой энергии в виде водородного топлива.